微型實(shí)驗(yàn)裝置創(chuàng)新一體化
——二氧化硫的制取與性質(zhì)

鄭冬云 衷明華

(韓山師范學(xué)院化學(xué)系，廣東 潮州 521041)

SO2是高中化學(xué)必修的一種重要氧化物，其性質(zhì)既復(fù)雜又重要。在人教版教材中，只是簡(jiǎn)單的介紹了SO2的酸性及其漂白性。教材中的實(shí)驗(yàn)步驟一般如下：將盛有SO2氣體的試管倒立在水中，待試管中水位上升不再變化時(shí)，用pH試紙測(cè)試其酸堿度，繼而在試管中加入品紅溶液，顏色變化后，用酒精燈加熱試管，觀察現(xiàn)象。由此實(shí)驗(yàn)過(guò)程及其現(xiàn)象得出SO2氣體呈酸性且具有漂白性的性質(zhì)的結(jié)論。筆者認(rèn)為教材中的實(shí)驗(yàn)存在以下幾點(diǎn)不足：

1.在驗(yàn)證SO2的性質(zhì)之前，在制備與收集SO2的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，易造成氣體泄漏與氣體不純的缺點(diǎn)。

2.將溶于水的SO2來(lái)檢驗(yàn)它的漂白性，易讓學(xué)生產(chǎn)生歧義：是SO2氣體本身具有漂白性呢還是SO2的水溶液具有漂白性呢？

3.在最后將溶液進(jìn)行加熱時(shí)，易分解出SO2氣體，并直接排入空氣中，造成環(huán)境污染，不符合綠色化學(xué)的理念。

SO2氣體具有幾個(gè)重要的性質(zhì)是：酸性，漂白性，氧化性以及還原性。為了要讓同學(xué)們能夠簡(jiǎn)單明了的理解SO2的一系列性質(zhì)，對(duì)SO2的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了微型化一體化創(chuàng)新，以達(dá)到綠色微型化化學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求，并避免了常規(guī)實(shí)驗(yàn)裝置中遇到的實(shí)驗(yàn)裝置繁瑣，耗時(shí)長(zhǎng)，藥品用量太多，氣密性不好造成污染等問(wèn)題。因此，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)既達(dá)到了實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，操作簡(jiǎn)單，便于學(xué)生實(shí)驗(yàn)的要求，也實(shí)現(xiàn)了藥品用量少、省時(shí)、經(jīng)濟(jì)、一體化的實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)。

一、實(shí)驗(yàn)原理：

SO2的制備原理：

Na2SO3+H2SO4(濃)=Na2SO4+SO2↑+H2O

性質(zhì)原理：

酸性：SO2+H2O=H2SO3(可逆)

氧化性:Na2S+SO2+H20=H2S↑+Na2SO3

2H2S+SO2=3S↓+2H2O

還原性:2KMnO4+5SO2+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4

漂白性:SO2與被漂白物反應(yīng)生成無(wú)色的不穩(wěn)定化合物，加熱時(shí)，該化合物分解，恢復(fù)原來(lái)顏色。

尾氣處理:SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O

二、實(shí)驗(yàn)儀器與藥品

1、儀器：ML-1成套微型儀器，注射器2支，脫脂棉若干；

2、藥品：亞硫酸鈉固體，濃硫酸，硫化鈉溶液，藍(lán)色石蕊試紙，高錳酸鉀溶液，品紅溶液，濃氫氧化鈉溶液。

三、實(shí)驗(yàn)裝置圖(省去鐵架臺(tái)和鐵夾)

圖 實(shí)驗(yàn)裝置(省去鐵架臺(tái)和鐵夾)

四、實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象

1、檢查裝置氣密性：如上圖所示，連接好實(shí)驗(yàn)裝置，在側(cè)泡具支試管內(nèi)盛放水，水位要高于直角形通氣管底端，將右側(cè)橫置的注射器的推手推至底端。最后，用左側(cè)豎置的注射器向U行管打氣。若觀察到側(cè)泡具支試管內(nèi)有氣泡產(chǎn)生且右側(cè)注射器的推手發(fā)生移動(dòng)，則說(shuō)明裝置氣密性良好。

2、檢查好裝置氣密性之后，在各儀器上盛放實(shí)驗(yàn)用品：

(1)往左側(cè)豎置注射器吸入濃硫酸溶液；

(2)在U形管內(nèi)盛放亞硫酸鈉固體；

(3)在內(nèi)套管放置用硫化鈉溶液潤(rùn)濕的脫脂棉；

(4)在側(cè)泡具支試管加入品紅溶液，液面要高于通氣管底端；

(5)將濕潤(rùn)的石蕊試紙與用高錳酸鉀溶液潤(rùn)濕的脫脂棉依次裝進(jìn)右側(cè)橫置注射器內(nèi)；

(6)在燒杯中裝入濃氫氧化鈉溶液，用于實(shí)驗(yàn)的尾氣處理。

3、緩緩地推動(dòng)裝有濃硫酸溶液的注射器推手，U形管內(nèi)溶液的液面應(yīng)低于內(nèi)套管底部。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

4、內(nèi)套管中的脫脂棉表面可以觀察到微量的黃色小顆粒，脫脂棉顏色偏黃，試管中的品紅溶液顏色褪去，右側(cè)注射器內(nèi)的石蕊試紙變紅，潤(rùn)有高錳酸鉀溶液的脫脂棉由紫紅色變無(wú)色。

5、待反應(yīng)結(jié)束后，用酒精燈微熱具支試管，試管內(nèi)品紅溶液顏色恢復(fù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，迅速取下右側(cè)注射器并將注射器插入裝有濃氫氧化鈉溶液的燒杯中，注射器內(nèi)的SO2氣體被氫氧化鈉溶液吸收。

五、改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)

1、將SO2的制取與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行微型化一體化改進(jìn)，實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。微型化實(shí)驗(yàn)藥品用量少，省時(shí)，經(jīng)濟(jì)，符合綠色化學(xué)的教學(xué)理念，本實(shí)驗(yàn)安全性能高，適合學(xué)生實(shí)驗(yàn)。

2、本實(shí)驗(yàn)裝置將SO2氣體的酸性，漂白性，氧化性，還原性等一系列性質(zhì)在同一實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)出來(lái)，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)與理解記憶SO2氣體的有關(guān)性質(zhì)，對(duì)知識(shí)點(diǎn)印象深刻。

3、本實(shí)驗(yàn)彌補(bǔ)了原教材中的種種不足，密封型一體化的實(shí)驗(yàn)裝置不僅對(duì)原教材中制取SO2氣體造成泄漏進(jìn)行了改進(jìn)，并且增加了SO2氣體的氧化性與還原性的性質(zhì)檢驗(yàn)，對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了拓展，使學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)深入學(xué)習(xí)。檢驗(yàn)漂白性的過(guò)程中，將SO2氣體直接通入品紅溶液中使其褪色，不再產(chǎn)生歧義，且微熱使其顏色恢復(fù)時(shí)也不會(huì)造成污染。